《Polymers》：Development of Remineralizing and Antibacterial Resin Coating for Provisional Crowns with Improved Bond Strength and Wear Resistance
Ibrahim Ba-Armah,
Abdullah Alhussein,
Nader Almutairi,
Mohammad Alenizy,
Heba Alqarni,
Yazeed Altamimi,
Ayman Altamimi,
Radi Masri,
Jirun Sun and
Hockin H. K. Xu
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为解决临时修复体继发龋和菌斑聚集导致的临床失败，本研究开发了一种包含10% DMADDM、20% NACP和/或20% nCaF2纳米颗粒的新型多功能树脂涂层。该涂层在UDMA/TEG-DVBE基质中表现出优异的聚合度、流动性、剪切粘接强度（最高达18.3 MPa，远超ISO 10477的5 MPa阈值）、耐磨性（磨损深度较商业对照降低约40%）以及长达70天的Ca、PO4、F离子持续释放能力，为临时修复体的治疗性表面涂层提供了有前景的解决方案。
在我们的口腔中，牙齿的“临时守卫”——临时冠和临时修复体，扮演着至关重要的角色。它们在正式修复体就位前，保护着经过制备的脆弱牙齿，维持着咬合稳定和牙周健康。然而，这些“临时工”却面临着两大宿敌：一是由致龋菌生物膜（特别是变异链球菌）产生的酸性物质导致的继发龋（secondary caries），二是材料表面的磨损和降解。这两种问题常常导致修复失败，迫使患者进行重复治疗，不仅增加了痛苦，也加重了经济负担。传统临时修复材料，如基于UDMA和Bis-GMA的聚合物，虽然在机械和美学性能上尚可接受，但它们本质上是“生物惰性”的，缺乏主动对抗细菌或促进牙齿矿物再生的能力。因此，开发一种集抗菌和促进再矿化功能于一体的智能涂层，成为延长修复体寿命、提升患者口腔健康水平的关键突破口。本研究正是在此背景下，旨在为临时冠打造一件“多功能战衣”。
本研究主要运用了材料合成、物理化学性能表征、力学测试和离子释放评估等关键技术方法。研究人员首先合成了包含UDMA/TEG-DVBE基质、抗菌单体DMADDM、再矿化纳米颗粒NACP和nCaF2的实验涂层配方，并设置了包括商品化对照在内的多个实验组。通过透射电镜（TEM）对纳米颗粒的形貌和尺寸进行了表征。利用傅里叶变换红外光谱（FT-IR）测定了各组涂层的聚合转化度（DC）。依据ISO标准评估了涂层的流动性。通过万能试验机测试了涂层与临时冠材料之间的剪切粘接强度。采用刷牙模拟实验结合非接触式光学轮廓仪评估了涂层和基材的耐磨性。最后，在长达70天的时间里，通过离子选择性电极和比色法持续监测了涂层在酸性环境中释放钙（Ca2+）、磷酸根（PO43-）和氟离子（F-）的能力。
研究结果：
3.1. 纳米颗粒的TEM分析
透射电镜结果显示，通过喷雾干燥法制备的NACP颗粒平均直径约为107.74 nm，呈现为由更小纳米结构（14-55 nm）聚集而成的簇状形态。nCaF2颗粒的平均直径约为27.01 nm，尺寸在6.60至58.97 nm之间。这些纳米尺度的颗粒因其高比表面积，有利于离子释放和填料在树脂基质中的分散。
3.2. 聚合转化度
所有实验组和对照组的聚合转化度均达到或超过50%，这一数值被认为是临床可接受的。尽管含有nCaF2的实验组和商品化对照OptiGuard的DC值显著低于其他组，但最低值仍保持在约50%，表明抗菌和再矿化成分的加入未对聚合过程产生临床意义上的负面影响。
3.3. 流动性
除商品化对照OptiGuard表现出显著更高的流动性外，所有实验涂层的流动性均符合ISO标准，且彼此之间无显著差异。这表明实验配方的流变学性能适合临床涂覆操作。
3.4. 剪切粘接强度
含有20% NACP的实验涂层（10DMADDM+20NACP）表现出最高的剪切粘接强度，达到18.3 ± 2.8 MPa，这比实验对照组（6.8 ± 2.1 MPa）提高了约170%，并且显著超过了ISO 10477标准规定的最小阈值5 MPa。含有NACP和nCaF2各10%的双组分涂层也表现出较高的粘接强度（14.3 ± 2.7 MPa）。这表明NACP的加入显著增强了涂层与临时冠基材之间的界面结合力。
3.5. 刷牙磨损深度
经过1万次刷牙模拟（约相当于1年临床刷牙）后，商品化对照OptiGuard涂层的磨损深度最大（1.85 ± 0.40 μm）。相比之下，所有实验涂层的磨损深度（0.93–1.19 μm）均显著低于商品对照，降低了约40%，并且与不含活性成分的实验对照组无显著差异。临时冠材料本身的耐磨性最佳。这表明实验涂层在提供治疗功能的同时，自身也具有良好的抗磨损能力。
3.6. 钙、磷酸根和氟离子的释放
在长达70天的监测期内，实验涂层展现了持续的离子释放能力。含有20% NACP的涂层释放了最高浓度的Ca2+（1.22 mmol/L）和PO43-（0.90 mmol/L）。含有20% nCaF2的涂层释放了较高浓度的F-（0.41 mmol/L）。而同时含有10% NACP和10% nCaF2的涂层则实现了Ca2+、PO43-和F-的同步释放。离子释放速率在初期较高，随后逐渐下降并趋于平稳，显示出一种持续、可控的释放模式。商品化对照仅释放氟离子。
研究结论与讨论：
本研究成功开发并评估了一种基于UDMA/TEG-DVBE基质的新型多功能树脂涂层，该涂层整合了抗菌剂DMADDM和再矿化纳米填料NACP与nCaF2。研究结果支持了最初的假设：这些功能成分的加入并未对涂层的聚合和关键物理机械性能产生不利影响；实验涂层表现出优于商品对照的耐磨性；并且能够实现钙、磷、氟离子的长期持续释放。
本研究的核心意义在于其“多功能集成”策略。DMADDM作为一种可聚合的季铵盐单体，能够通过光聚合共价结合到聚合物网络中，提供长效的接触性杀菌作用，解决了可释放型抗菌剂（如银纳米颗粒）可能存在的细胞毒性、颜色不稳定和释放过快等问题。NACP和nCaF2纳米填料的加入，则赋予了涂层“智能”再矿化能力。NACP在酸性环境下（如菌斑产酸时）会提高钙、磷离子的释放，恰好能在脱矿最需要的时候提供修复原料。nCaF2则提供了持续的氟离子来源，氟离子能与钙、磷离子协同作用，促进更耐酸的氟磷灰石形成。这种“抗菌”与“促矿化”的双重机制，针对继发龋形成的两个关键环节（细菌攻击和矿物丢失）提供了协同防御。
此外，该涂层作为表面改性层，具有临床应用的便利性。它可以直接涂覆在已有的临时修复体表面，无需改变修复体本身的整体结构，即可赋予其治疗功能，实现了“老树发新芽”的效果。优异的粘接强度和耐磨性保证了其在口腔复杂环境中的耐久性。
综上所述，这项由Ibrahim Ba-Armah, Abdullah Alhussein, Nader Almutairi, Mohammad Alenizy, Heba Alqarni, Yazeed Altamimi, Ayman Altamimi, Radi Masri, Jirun Sun 和 Hockin H. K. Xu等研究人员完成的工作，报道在《Polymers》上，为临时修复材料的功能化升级提供了一条切实可行的新途径。这种兼具抗菌、再矿化、强粘接和耐磨损性能的涂层，展现出巨大的临床转化潜力，有望显著降低临时修复期间的继发龋风险，提高修复治疗的整体成功率，最终造福广大牙科患者。未来的研究可进一步探索其在更长期模拟口腔环境下的性能，以及其与不同基材的兼容性，推动其走向临床应用。
